THE SULFONATION STUDY OF REACTION MECHANISM ON PAPAVERINE ALKALOID BY GC-MS AND FT-IR | Sudarma | Indonesian Journal of Chemistry 21715 40801 1 PB

67

Indo. J. Chem., 2007, 7 (1), 67 - 71

THE SULFONATION STUDY OF REACTION MECHANISM ON PAPAVERINE ALKALOID BY
GC-MS AND FT-IR
Studi Mekanisme Reaksi Pada Sulfonasi Alkaloid Papaverine Dengan GC-MS dan FT-IR
I Made Sudarma *
Chemical Laboratory, UPT-MIPA, University of Mataram
Jl. Majapahit 62 Mataram 83125 Telp. (0370) 634708
Received 13 November 2006; Accepted 28 November 2006

ABSTRACT
The aim of this research was to prove theoretical mechanism reaction on the sulfonation of papaverine alkaloid
and the result could be used as a reference on the transformation of these alkaloid to the other derivatives.
Theoriticaly sulfonation of papaverine (1) by HO-SO2Cl could produced papaverine sulfonyl chloride (1a). The
formation of this product was analyzed by analytical thin layer chromatography GC-MS, and FT-IR. These analysis
showed the formation of product (1a) more favorable than the other. Tlc showed product (1a) less polar than
papaverine, and supported by GC-MS and infrared which showed molecular ion at m/z 412 due to the presence of –
SO2Cl and vibration at 1153,4 dan 1265,2 Cm-1 due to absorption of sulfonyl group.
Keywords: reaction mechanism, sulfonation, papaverine alkaloid.

PENDAHULUAN
Sulfonamid merupakan obat antimikroba turunan
para-aminobenzensulfonamida yang digunakan secara
sistemik untuk mengobati dan mencegah beberapa
penyakit infeksi [1-2]. Turunan sulfonamid ini dapat
dibuat secara sintetis di laboratorium dari senyawa
bahan alam alkaloid papaverine dengan terlebih dahulu
melakukan reaksi sulfonasi sehingga diperoleh
papaverine sulfonyl chlorida (Gambar 1).
Sulfonasi merupakan reaksi substitusi elektrofilik,
dimana terjadi pembentukan gugus –SO3H, -SO2Cl
dalam molekulnya. Pereaksi sulfonasi dapat berupa
oleum, asam sulfat pekat dan asam chlorosulfonat.
Reaksi sulfonasi merupakan reaksi dapat balik, dapat
terbentuk produk ataupun kembali ke reaktannya
tergantung pada kondisi reaksi [3]. Reaksi sulfonasi
dengan oleum akan berjalan lebih cepat dibandingkan
dengan asam sulfat pekat pada benzena [4].
Andrea (1989) melakukan reaksi sulfonasi
terhadap polistirena dengan asam sulfat sebagai

pereaksi dan perak sulfat sebagai katalis [5].
Transformasi kimiawi tentang papaverine menjadi
turunan yang lain belum banyak dilaporkan terutama
tentang reaksi sulfonasi terhadap alkaloid papaverine.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa papaverine
dapat diasilasi dengan asil halida ClCOCH3 [6], dan
berdasarkan hal tersebut apakah papaverine juga dapat
disulfonasi dengan asam khlorosulfonat.
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan
alkaloid khususnya papaverine menjadi senyawa baru
melalui reaksi transformasi dan mengkaji mekanisme
reaksinya sedangkan produk yang diperoleh dapat
dipergunakan untuk keperluan pengujian bahan baku
obat baik untuk pharmasi maupun pertanian, dan data
* Tel : 0062-370-634708; Email address :
sud_arma@yahoo.co.id

I Made Sudarma

KLT, GC-MS, dan FT-IR

yang diperoleh pada
penelitian ini dapat dipergunakan sebagai acuan.
Pada penelitian ini telah dilakukan empat metode
sintesis untuk menghasilkan produk yang diinginkan
yaitu :
1. Metode substitusi pada papaverine yang diadopsi
dari nitrifikasi [7].
2. Metode substitusi pada papaverine yang diadopsi
dari Moore dan Dalrymple [8].
3. Metode substitusi pada papaverine dengan
menggunakan Tetra Hydro Furan (THF) sebagai
pelarut
4. Metode substitusi pada papaverine dengan
menggunakan Dikhloromethana (DCM) sebagai
pelarut.
METODE PENELITIAN
Bahan
Papaverine yang dipergunakan pada penelitian ini
diperoleh dari Aldrich Chemical Co.Inc sebagai
Papaverine hidrokhlorida. Papaverine ini dibasifikasi

terlebih dahulu dengan aqueous ammonia (NH4OH)
CH3O

CH3O
N

CH3 O
CH3O

HOSO2Cl

⎯⎯
→

N

CH3 O
CH3O
CH3O

CH3O
(1)

SO2Cl
(1a)

Gambar 1. Reaksi sulfonasi papaverine

68

Indo. J. Chem., 2007, 7 (1), 67 - 71

dan diekstrak dengan dichloromethane sehingga
diperoleh Papaverine netral yang siap untuk reaksi
sulfonasi. Semua pelarut yang dipergunakan seperti
dichloromethane, THF, methanol, heksana adalah
analitical grade. Pereaksi yang dipergunakan seperti
asam chlorosulfonat juga dibeli dari Aldrich.
Prosedur Kerja
Metode substitusi pada papaverine yang diadopsi

dari nitrifikasi
Labu reaksi berdasar bulat 150 mL diiisi asam
chlorosulfonat (10 mL) dan asam asetat glasial (10 mL).
Dilarutkan (0,5 g; 1,47 mMol) papaverine dengan asam
asetat glasial (5mL). Larutan no 2 ditambahkan ke
larutan no 1 sambil terus diaduk dengan pengaduk
magnetik selama 1 jam. Larutan direfluks selama 3 jam.
Larutan didinginkan dan ditambahkan air (10 mL) yang
selanjutnya dibasifikasi dengan NaOH 1 M sampai pH 8.
Larutan dimasukkan ke corong pemisah dan diekstraksi
dengan DCM (dikhloromethana) (2x 50 mL), dikeringkan
dengan Na2CO3 kering. DCM diuapkan sehingga
diperoleh produk reaksi (0,3 g). Persentase = 60 %.
Produk dianalisis dengan khromatografi lapis tipis
(KLT) hasilnya : Rf a = 0,33, Rf b = 0,37, Rf c = 0,47, Rf
d = 0,62, Rf s = 0,62.
S
= standar Papaverine.
Rf c = Rf s berarti zat c adalah papaverine yang tidak
bereaksi dan jumlahnya cukup banyak sehingga

metode reaksi tersebut belum optimal walaupun
ada produk a, b, dan d.
Metode substitusi pada papaverine yang diadopsi
dari Moore dan Dalrymple
Papaverine hidrokhlorida (0,5 g) dibasifikasi
dengan amonia aqueous sampai pada pH 8. Diekstrak
dengan DCM dan dikeringkan dengan natrium karbonat
kering. Diuapkan dengan penguap Bucchi sehingga
diperoleh papaverine netral (0,43 g). Papaverine ini
dimasukkan ke dalam labu reaksi dan didinginkan
dengan es.
Asam khlrosulfonat (5 mL) langsung
ditambahkan ke dalam papaverine. Dipanaskan di atas
penangas air selama 10 menit. Didinginkan dan
dibasifikasi dengan amonia sampai pH 9 dan aduk
selama 1 jam. Ditambahkan air (25 mL) dan diekstrak
dengan DCM (3 x 50 mL). DCM diuapkan dan diperoleh
ekstrak warna coklat (0,21 g). Persentase = 42 %.
Produk dianalisis dengan khromatografi lapis tipis
(KLT), Eluen 2% methanol dalam DCM , hasilnya

sebagai berikut : Rf a = 0,71, Rf b = 0,45, Rf c = 0,25,
Rf d = 0,18, Rf s = 0,71.
S = standar Papaverine
Rf a = Rf s berarti zat a adalah papaverine yang tidak
bereaksi dan jumlahnya cukup banyak sehingga
metode reaksi tersebut juga belum optimal
walaupun ada produk b, c, dan d.

I Made Sudarma

Metode substitusi pada papaverine dengan
menggunakan Tetra Hidro Furan (THF) sebagai
pelarut
Papaverine (0,7 g) dilarutkan dalam THF (20 mL).
Didinginkan dalam es dan ditambahkan tetes demi
tetes asam khlorosulfonat (2 mL). Diaduk terus selama
15 menit. Dipanaskan diatas penangas air. Direfluks
selama 15 menit. Didinginkan dan diuapkan THF
dengan penguap Bucchi. Setelah dibasifikasi dan
diekstraksi dengan DCM dan dianalisis dengan KLT

disimpulkan tidak terjadi reaksi, Terdapat spot yang
sama antara produk dan standar papaverine.
Metode substitusi pada papaverine dengan
menggunakan Dikhloromethana (DCM) Sebagai
pelarut.
Labu reaksi berdasar bulat 150 mL diiisi
papaverine (0,4 g) dan dilarutkan dengan DCM (20
mL). Pipet (5 mL) asam khlorosulfonat dan tambahkan
sedikit demi sedikit pada larutan papaverine, aduk
terus dengan pengaduk magnetik. Tambahkan lagi
asam
khlorosulfonat
sampai
tidak
terjadi
penggumpalan. Larutan direfluks selama 15 menit.
Tambahkan air sedikit demi sedikit dan netralkan
dengan 0,1 M NaOH. Larutan dimasukkan ke corong
pemisah
dan

diekstraksi
dengan
DCM
(dichloromethana) (2x 50 mL), dikeringkan dengan
Na2CO3 kering. DCM diuapkan dengan penguap
Bucchi sehingga diperoleh produk reaksi.
Produk dianalisis dengan khromatografi lapis tipis
(KLT), Eluen 1% methanol dalam DCM, hasilnya : Rf a
= 0,67, Rf b = 0,58, Rf c = 0,25, Rf s = 0,25
S
= standar Papaverine
Rf c = Rf s berarti zat c adalah papaverine yang tidak
bereaksi dan jumlahnya cukup banyak namun
setelah dilakukan reaksi ulang melalui
refluksing yang lebih lama semua starting
material berubah menjadi senyawa b.
GC-MS Analisis
GC-MS dipergunakan untuk mengkonfirmasi
berat molekul setiap molekul. GC-MS analisis
dilakukan dengan alat GC-MS QP-5050A, BC-17A dan

MS 5050A Merk Shimadzu. Parameter GC disetup
sebagai berikut Oven Temp (oC) = 60.0, Oven Equil.
Time (min) = 0.50; Injection Temp (oC) = 280.0;
Interface Temp (oC) = 300.0; Column Length (m) = 30;
Column Diameter (mm) = 0,25; Column Pressure (kPa)
= 100; Column Flow (mL/min) = 1.6; Linear velocity =
46.4; Split Ratio = 22; Total Flow (mL/min) = 40.2;
Program Time (min) = 27.00. MS parameter, Start M/Z
= 33.00 End M/Z = 550.00; Scan interval (Sec.) = 0.50;
Scan Speed (amu/sec) = 1000.
FT-IR analisis
Spektra
inframerah
dipergunakan
untuk
mengetahui gugus fungsi dari setiap molekul. Spektra

Indo. J. Chem., 2007, 7 (1), 67 - 71

diperoleh dengan menggunakan alat FT-IR-8400 Merk
Shimadzu.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Di antara keempat metode sintesis yang telah
dilakukan, metode ke 4 merupakan metode yang terbaik
dibandingkan dengan 3 metode sebelumnya (metode 1,
2, 3) karena menghasilkan produk (1a) yang diharapkan
dengan persentase yang cukup tinggi hampir mendekati
100% dan produk yang dihasilkan sebagai komponen
tunggal sehingga tidak memerlukan proses purifikasi
(pemurnian) lebih lanjut. Metode substitusi papaverine
ini merupakan metode terbaru dan belum pernah
dilaporkan atau dipublikasi sebelumnya.
Produk (1a) yang dihasilkan dari reaksi ini
berwarna kuning sedangkan papaverine (1) sendiri
berwarna putih hal ini dapat dipahami karena dengan
adanya gugus fungsi baru -SO2Cl sebagai khromofor
dan diperkuat oleh konyugasi ikatan rangkap yang ada
pada papaverine akan menyebabkan warna menjadi

Gambar 2. Khromatogram
Papaverine (1)

dan

spektrum

massa

Gambar 3. Khromatogram dan Spektrum massa produk
sulfonasi (1a)

I Made Sudarma

69

kuning. Pada analisis KLT setelah didiamkan 1 hari
spot warna kuning akan berubah menjadi hijau karena
adanya unsur halogen Cl yang terdapat pada Gambar
2. Menunjukkan bahwa alkaloid papaverine (1) pada
khromatogram muncul pada retensi 25,575 menit
(Puncak 5). Spektrum massanya memberikan berat
molekul 339 sesuai dengan berat molekul dari
C20H21NO4 sedangkan Gambar 3 menunjukkan bahwa
produk sulfonasi papaverine (1a) memberikan retensi
pada 25,817 menit (puncak 9). Spektrum massanya
memberikan fragmen pada m/z 412 yang merupakan
berat molekul dari C20H20NO6SCl minus –CH3.
Gambar 2 dan 3 merupakan Khromatogram dan
spektrum massa hasil analisa GC-MS dari papaverine
(1) dan produk sulfonasi (1a). Spektrum massanya
menggambarkan fragmentasi dari molekul tersebut
sehingga diperoleh berbagai fragmen yang stabil dan
muncul dengan intensitas yang cukup tinggi pada
berbagai nilai m/z. Perbedaan yang cukup signifikan
pada kedua spetra tersebut adalah munculnya fragmen
pada m/z 412 sebagai akibat terikatnya -SO2Cl pada
papaverine sehingga berat molekulnya bertambah 98
(Massa relative S=32, O=16, Cl=35,5).
Selain GC-MS, produk sulfonasi papaverine juga
dikonfirmasi dengan spektrum infra merah (FT-IR).
Ada perbedaan yang cukup signifikan pada kedua
spektra tersebut. Pada spektrum papaverine (1)
Gambar 4 ada serapan pada posisi atau bilangan
gelombang sekitar 1951,8 dan 1994,3 Cm-1 sedangkan
pada Gambar 5 tidak ada serapan tersebut sebagai
akibat terikatnya gugus fungsi –SO2Cl pada ring C
papaverine.
Serapan yang signifikan atau tajam pada 1153,4
dan 1265,2 Cm-1 biasanya terjadi sebagai akibat
vibrasi dari gugus fungsi sulfonil khlorida, –SO2Cl.
Adanya atom chlorine akan meningkatkan frequensi ini
dibandingkan dengan sulfone, hal ini disebabkan
karena keelektronegativan atom khlorine yang cukup
besar.
Selain GC-MS dan FT-IR, adanya unsur –Cl pada
papaverine sulfonyl chlorida dapat dibuktikan dengan
“Beilstein Test” [8]. Pengujian ini spesifik dipergunakan
untuk mendeteksi adanya unsur halogen seperti khlor,
brom, iodin, tapi tidak untuk flourin. Dari hasil pengujian
menunjukkan bahwa senyawa (1a) mempunyai unsur
Cl terbukti dari adanya warna nyala api hijau dari kawat
tembaga
yang
dipergunakan
sebagai
akibat
terbentuknya tembaga khlorida yang apabila dibakar
akan menimbulkan warna nyala kehijauan.
Mekanisme kimia pembentukan produk (1a)
dapat digambarkan dan dijelaskan pada Gambar 5.
Reaksi ini adalah substitusi elektrofilik yang melibatkan
aromatik proton yang terdapat pada ring C papaverine
(1) dengan asam chlorosulfonat untuk menghasilkan

70

Indo. J. Chem., 2007, 7 (1), 67 - 71

Gambar 4. Spektrum inframerah papaverine (1)

Gambar 5. Spektrum inframerah papaverine sulfonyl chlorida (1a)
CH3-O

CH3-O
A

B

N
CH3-O

N
CH3-O
O

CH3-O
+

C
. .

CH3-O

H

..S
O

CH3-O
Cl

O

O

CH3-O

S

H

H

(1)

(1a')

-H2O

CH3-O
N
CH3-O
CH3-O

CH3-O

S
(1a)

O

Cl

KESIMPULAN

O
Cl

O

Gambar 6. Reaksi kimia pembentukan produk (1a)

I Made Sudarma

O

H

papaverine
sulfonyl
chlrorida
(1a)
dengan
mengeliminasi air (H2O). Pada ring C papaverine
terdapat 3 aromatik proton yang secara teoritis hanya
satu yang dapat disubstitusi oleh sulfonyl chlrorida
yaitu yang terletak pada posisi para terhadap metoksi
(-OCH3). Posisi ortho dan meta tidak akan terbentuk
karena metoksi gugus akan mengarahkan substitusi
pada posisi para sebagai akibat dari adanya donor
elektron oleh metoksi ke ring C. Donor elektron ini akan
mengakibatkan pembentukan senyawa (1a’) antara
papaverine dengan asam chlorosulfonat yang tidak
stabil. Senyawa (1a’) ini akan melepaskan air untuk
membentuk papaverine sulfonil khlorida yang stabil.

Reaksi sulfonasi papaverine (1) dengan asam
chlorosulfonat yang dilarutkan dalam Dikhloromethana
menghasilkan produk tunggal papaverine sulfonil

Indo. J. Chem., 2007, 7 (1), 67 - 71

khlorida (1a) berdasarkan hasil analisis GC-MS dan FTIR.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan
Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional yang telah
membiayai penelitian ini, Sesuai dengan Surat
Perjanjian Pelaksanaan Penelitian No : 028/SP3/PP/
DP2M/II/2006 Tanggal 1 Februari 2006 dan Bapak
Hokchu Suhanda beserta staf dari UPI (Universitas
Pendidikan Indonesia) Bandung yang telah membantu
dalam pengukuran sampel dengan GC-MS dan FT-IR.
DAFTAR PUSTAKA
1. Tjay, T. H and K. Rahardja. 2002. Obat-obat Penting,
Khasiat, Penggunaan, dan Efek-efek Sampingnya,
edisi ke lima, PT Gramedia, Jakarta.

I Made Sudarma

71

2. Rahardjo S. B., S. Wahyuningsih, and R. N.
Damayanti, 2006, Alchemy, 5, 1
3. Mc. Murry, J., 1992. Organic Chemistry, Third
edition, Brooks Publishing Company, California.
4. Handayani, D. S., 2002. Alchemy, 1, 1
5. Andrea, E. H., 1989, J. Chem. Educ., 66, 613-614
6. Sudarma, 2006, Jurnal Penelitian Universitas
Mataram, 2, 9, 50 – 54.
7. Levins P. L., 1968, J. Org. Chem., 33, 2890
8. Moore, M. and Dalrymple, 1971, Experimental
Methods in Organic Chemistry, Saunder Company,
Philadelphia.